對於這個話題中最關鍵的因素有幾個,第一是宇宙膨脹,第二則是為什麼宇宙膨脹會超過光速,第三則是超過光速膨脹的宇宙中,北鬥七星居然一直在那裡指引著方向?我們可以從這三個方面來簡單討論下這個原因!
一、宇宙膨脹
其實宇宙誕生於一場暴漲的證據挺多的,其中微波背景輻射就是重要的一個證據,當然我們並不打算在這個話題上浪費大家的時間,因為我們只要討論宇宙膨脹以及相關結果!我們從所有的觀測事實中都可以了解到遙遠宇宙的天體都在以及高的速度遠離而去,而速度可以用天體紅移值可以計算出來!
而從可見光波段觀測到134億光年外的GN-Z11則幾乎是光學望遠鏡能觀測到的極限,因為在往外就紅移到電磁波段了,哈勃已經無能為力了(詹姆斯韋伯能觀測部分紅外波段)!
從上世界二十年代以來宇宙膨脹就已經被發現,經過將近一個世紀的多種方法以及設備的觀測,基本確定為70KM/S/MPC,當然上圖中是比較典型的幾個觀測數據,在未取得統一之前(當前主要採用2015年普朗克衛星的67.8KM/S/MPC為主),MPC為百萬秒差距(約326萬光年)!
二、宇宙膨脹為什麼會超過光速?
其實我們要說的是宇宙膨脹從來都沒有真正超過光速,而是空間膨脹的累積,如上文,宇宙膨脹的速率是67.8KM/S/MPC,即宇宙在每隔326萬光年的距離上速度增加67.8KM,其意義是在下一個326萬光年的膨脹速度依然是67.8KM/S,但對於初始觀測者來說,它的速度就是67.8KM/S×2!
那麼宇宙在什麼位置會在第一個觀測者看來超過光速離去呢?
L=326萬光年×(299792.458KM/67.8)=1441479.96萬光年
即約:144.1億光年外,在地球上的觀測者看來,那個位置正在以超過光的速度遠離,但它們和鄰近的的第一個326萬光年處,膨脹速度依然是67.8KM/S!
三,超光速的宇宙膨脹中,北鬥七星為什麼一直在那裡?
首先我們來了解下,北鬥七星距離地球約多少光年!
上圖是北鬥七星跟地球之間的距離,如果按宇宙膨脹計算,100光年的距離上膨脹速率大約會增加0.0021KM/S,這個速度即使跑上十萬年也只能跑出6558714110KM,即:6.5億千米,地球到太陽的距離是1.5億千米,到木星的距離大約是6億千米,而在100光年的距離上增加6.5億千米,我們根本就看不出來!
當然您可能會說,宇宙存在了100多億年,如果按此計算距離也是很可觀的!但事實上在百萬光年這種宇宙尺度內,引力仍然佔了上風,儘管空間在膨脹,但星系仍然會受到引力的約束而各自發揮,比如仙女星系正在以每秒超過110KM的速度向銀河系靠攏,將會在30億年後到達銀河系!
而在銀河系內部就更不用討論宇宙膨脹這種概念了,因為銀心黑洞以及核球處大量恆星的質量效應,使得銀河系上千億顆恆星都在圍繞銀心公轉,而相互之間的速度差常年累積後則會有些許變化,但這在短時間內是看不出來的!必須要將時間拉長至數萬年才能看到!
但這恆星的位移並不是宇宙膨脹所致,而是環繞銀心公轉過程中,天體之間的速度並不同步所致!就像我們每天晚上都能看到的流星,就是速度差或者軌道交叉導致的!